第六章建筑钢材

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1、中国国家馆的建筑面积为中国国家馆的建筑面积为105879105879平方米，其结构体系为钢平方米，其结构体系为钢框架剪力墙结构框架剪力墙结构体系，所用钢材达体系，所用钢材达2.32.3万万 吨，钢材以吨，钢材以Q345BQ345B和和Q345GJCQ345GJC为主，均属低合金高强钢为主，均属低合金高强钢 建筑钢材是建筑工程中所用各种钢材的建筑钢材是建筑工程中所用各种钢材的总称。钢材具有总称。钢材具有强度高强度高，有一定的，有一定的塑性塑性和和韧韧性性，能承受冲击和振动荷载，可以焊接或铆，能承受冲击和振动荷载，可以焊接或铆接，便于装配等优点；其接，便于装配等优点；其缺点缺点主要是易锈蚀，主要是

2、易锈蚀，维护费用大，耐火性差，生产能耗大。在建维护费用大，耐火性差，生产能耗大。在建筑工程中钢材被大量用作结构材料，是建筑筑工程中钢材被大量用作结构材料，是建筑工程中重要材料之一。工程中重要材料之一。第第6 6章章 建筑钢材建筑钢材6.1 钢的基本知识钢的基本知识中合金钢中合金钢低合金钢低合金钢中碳钢中碳钢高合金钢高合金钢合金钢合金钢碳素钢碳素钢低碳钢低碳钢高碳钢高碳钢按化学成分分按化学成分分C%0.25%0.25%C%0.6%C%0.6%合金元素总含量合金元素总含量5%合金元素总含量合金元素总含量5%10%合金元素总含量合金元素总含量10%按有害杂质含量分按有害杂质含量分高级优质钢高级优质钢

3、优质钢优质钢普通钢普通钢特级优质钢特级优质钢S%0.050%、P%0.045%S%0.035%、P%0.035%S%0.025%、P%0.025%S%0.015%、P%0.025%按脱氧程度分按脱氧程度分镇静钢镇静钢 Z半镇静钢半镇静钢 b沸腾钢沸腾钢 F特殊镇静钢特殊镇静钢 TZ含氧量高，冲击韧性含氧量高，冲击韧性和可焊性差和可焊性差介于沸腾钢和镇静钢之间介于沸腾钢和镇静钢之间脱氧充分，质量较好，脱氧充分，质量较好，但成本较高但成本较高质量性质均优于镇静钢，质量性质均优于镇静钢，成本高于镇静钢成本高于镇静钢按用途分按用途分特殊性能钢特殊性能钢工具钢工具钢结构钢结构钢主要用作工程结构主要用作工

4、程结构件及机械零件的钢件及机械零件的钢主要用于各种刀具、主要用于各种刀具、量具及模具的钢量具及模具的钢不锈钢、耐热钢、耐酸钢不锈钢、耐热钢、耐酸钢耐磨钢、磁性钢耐磨钢、磁性钢按冶炼方法分按冶炼方法分电炉钢电炉钢平炉钢平炉钢（氧气）转炉钢（氧气）转炉钢冶炼时间短（冶炼时间短（2545min）杂质含量少，用于生产杂质含量少，用于生产优质碳素钢和合金钢优质碳素钢和合金钢冶炼时间长（冶炼时间长（412h）除杂较彻底，但需燃料除杂较彻底，但需燃料能耗高，逐渐被淘汰能耗高，逐渐被淘汰质量最好，可用于生产优质质量最好，可用于生产优质碳素钢和特殊合金钢碳素钢和特殊合金钢按产品分按产品分线材线材板材板材型材型材

5、管材管材钢结构用的角钢、工字钢、钢结构用的角钢、工字钢、槽钢、方钢、轨道钢等槽钢、方钢、轨道钢等水利水电工程金属结构、房屋、水利水电工程金属结构、房屋、桥梁及建筑机械的中厚钢板；用桥梁及建筑机械的中厚钢板；用于屋面、墙面、楼板等的薄钢板于屋面、墙面、楼板等的薄钢板钢筋混凝土和预应力混凝土用的钢筋混凝土和预应力混凝土用的钢筋、钢丝、钢绞线钢筋、钢丝、钢绞线钢桁架和供水、供气（汽）管线钢桁架和供水、供气（汽）管线6.2钢的化学成分 化学成分对钢材性能的影响化学成分对钢材性能的影响6.3 建筑钢材的主要技术性能建筑钢材的主要技术性能 钢材的技术性能包括钢材的技术性能包括力学性能力学性能和和工艺性能工

6、艺性能两个两个方面。方面。 力学性能主要包括力学性能主要包括拉伸性能、冲击韧性、疲劳拉伸性能、冲击韧性、疲劳强度、硬度强度、硬度等；等； 工艺性能是钢材在加工制造过程中所表现的特工艺性能是钢材在加工制造过程中所表现的特性，包括性，包括冷弯性能、焊接性能、热处理性能冷弯性能、焊接性能、热处理性能等。等。6.3.1 力学性质力学性质1.抗拉强度抗拉强度注：中、高碳钢没有明显的屈服点，通常以残余变形注：中、高碳钢没有明显的屈服点，通常以残余变形为为0.2%0.2%的应力作为屈服强度，用的应力作为屈服强度，用 0.20.2表示。表示。 屈服强度是建筑设计中强度取值依据。屈服强度是建筑设计中强度取值依据

7、。注：屈服强度与抗拉强度的比值称屈强比，是评注：屈服强度与抗拉强度的比值称屈强比，是评价钢材价钢材安全可靠性安全可靠性和和强度利用率强度利用率的参数，钢材屈的参数，钢材屈强比一般不低于强比一般不低于1.21.2。注：伸长率是评定钢材塑性的指标。注：伸长率是评定钢材塑性的指标。2. 2. 冲击韧性冲击韧性定义定义 钢材抵抗冲击荷载不被破坏的能力称为钢材抵抗冲击荷载不被破坏的能力称为冲击冲击韧性。韧性。表示表示 钢材的冲击韧性用标准试件在做冲击试验时，钢材的冲击韧性用标准试件在做冲击试验时，每平方厘米所吸收的冲击断裂功（每平方厘米所吸收的冲击断裂功（J/cm2）表）表示，其符号为示，其符号为K。影

8、响因素影响因素 硫、磷的含量；焊接时的裂缝；环境温度硫、磷的含量；焊接时的裂缝；环境温度注：对于直接承受动荷载，而且可能在负温下工注：对于直接承受动荷载，而且可能在负温下工作的重要结构，必须进行钢材的冲击韧性检验。作的重要结构，必须进行钢材的冲击韧性检验。3.硬度硬度 布氏法的测定原理是利用直布氏法的测定原理是利用直径为（）的淬火钢球，径为（）的淬火钢球，以以P（）的荷载将其压入试（）的荷载将其压入试件表面，经规定的持续时间后件表面，经规定的持续时间后卸除荷载，即得到直径为卸除荷载，即得到直径为（）的压痕，以压痕表面（）的压痕，以压痕表面积（）除荷载，所得积（）除荷载，所得的应力值即为试件的布

9、氏硬度的应力值即为试件的布氏硬度值，以数字表示，不带单值，以数字表示，不带单位。位。 洛氏法测定的原理与布氏法相似，但是根据压头压洛氏法测定的原理与布氏法相似，但是根据压头压入试件的深度来表示硬度值，洛氏法压痕很小，常用入试件的深度来表示硬度值，洛氏法压痕很小，常用于判定工件的热处理效果于判定工件的热处理效果。钢材的硬度检测钢材的硬度检测4.疲劳强度疲劳强度 定义：定义： 钢材在交变荷载反复多次作用下，可能在钢材在交变荷载反复多次作用下，可能在最大应力远低于屈服强度的情况下突然发生破最大应力远低于屈服强度的情况下突然发生破坏，这种破坏称为坏，这种破坏称为疲劳破坏疲劳破坏。 钢材的疲劳破坏指标用

10、钢材的疲劳破坏指标用疲劳强度（疲劳极疲劳强度（疲劳极限）限）表示，即钢材承受交变荷载表示，即钢材承受交变荷载106107次时次时不发生破坏的最大应力。不发生破坏的最大应力。 影响因素：影响因素： 内部成分的偏析；夹杂物的含量；最大应力内部成分的偏析；夹杂物的含量；最大应力 处的表面光洁程度、加工损伤等处的表面光洁程度、加工损伤等6.3.2 工艺性能工艺性能1.冷弯性能冷弯性能 冷弯性能冷弯性能是指常温下对钢材试件按规定进行是指常温下对钢材试件按规定进行弯曲（弯曲（9090O O180180O O），钢材承受弯曲变形的能力。），钢材承受弯曲变形的能力。 试验时采用的试验时采用的弯曲角度愈大，弯心

11、直径对试弯曲角度愈大，弯心直径对试件厚度（或直径）的比值愈小，表示对冷弯性件厚度（或直径）的比值愈小，表示对冷弯性能的要求愈高能的要求愈高。冷弯检验是：按规定的弯曲角。冷弯检验是：按规定的弯曲角度和弯心直径进行弯曲后，检查试件弯曲处外度和弯心直径进行弯曲后，检查试件弯曲处外面及侧面不发生裂缝、断裂或起层，即认为冷面及侧面不发生裂缝、断裂或起层，即认为冷弯性能合格。弯性能合格。注：注：冷弯冷弯是钢材处于不利变形条件下的塑性，而是钢材处于不利变形条件下的塑性，而伸长率伸长率则是反映钢材在均匀变形下的塑性。则是反映钢材在均匀变形下的塑性。钢筋弯曲的检测步骤钢筋弯曲的检测步骤2.焊接性能焊接性能 钢材